Иммунный ответ на бактериальную инфекцию зависит в том числе от циркадных ритмов. Ключевую роль в нем играют нейтрофилы, однако регуляция их циркадных часов изучена недостаточно. Авторы статьи в Science Immunology показали на рыбках данио, что основной компонент циркадных часов Per2 повышается в светлое время суток и усиливает бактерицидную активность нейтрофилов.
Эксперименты проводили на мальках Danio rerio. Основной целью изучения стал белок period2 (Per2), важность которого для работы циркадных часов подтверждена, но роль еще не была установлена однозначно. В прошлой работе авторы убедились, что двухдневные мальки лучше выживают при инфекции, если заражаются в светлое (четыре часа после включения света в 24-часовом цикле, ZT4), а не в темное (ZT16) время суток. Учитывая, что экспрессия Per2 достигает пика именно на ZT4 и минимума на ZT16, авторы предположили, что этот светочувствительный ген может служить связующим звеном между светом и иммунной реакцией.
Чтобы это проверить, они получили нокаутных рыбок, а затем выращивали их или рыбок дикого типа в разных условиях освещенности. Вариантов было четыре: нормальное чередование светлой и темной фазы, их обратное соотношение, а также постоянная освещенность или постоянная темнота. Мальков заражали сальмонеллой, экспрессирующей GFP, а затем оценивали ее распространение по организму и выживаемость рыбок. Оказалось, что нокаут per2 значительно снижал выживаемость при заражении в световую фазу, тогда как заражение в темноте было ассоциировано с худшей выживаемостью в целом.
Нокаут Per2 ослаблял способность нейтрофилов уничтожать бактерии — этот процесс отслеживали количественно при помощи конфокальной микроскопии в реальном времени — а также снижал продукцию активных форм кислорода (АФК). Опыты с пересадкой нейтрофилов от рыб дикого типа к нокаутным показали, что для бактерицидной активности важна именно функция Per2 в нейтрофилах. Это подтвердилось в экспериментах по специфичному восстановлению экспрессии белка только в этих клетках — авторы вводили в них мРНК per2.
Поскольку Per2 служит регулятором транскрипции, авторы подробнее изучили транскриптомы нейтрофилов с нокаутом этого белка — как в норме, так и после инфицирования рыбок сальмонеллой. Среди генов, экспрессия которых при нокауте per2 снижалась сильнее всего, ученые обнаружили hmgb1a — хорошо известный регулятор ответа на инфекцию. Дальнейший нокаутный анализ показал, что Per2 усиливает бактерицидную функцию нейтрофилов за счет активации hmgb1a, который, в свою очередь, позволяет этим иммунным клеткам реагировать на инфекцию.
Далее ученые проанализировали влияние света на экспрессию per2 в нейтрофилах и их бактерицидную активность. В условиях постоянной освещенности уровень Per2 в нейтрофилах был повышен в 2,9 раза по сравнению с контролем. При этом экспрессия hmgb1a оставалась неизменной в норме, но возрастала в ответ на бактериальную инфекцию, причем повышение уровня положительно коррелировало с количеством Per2. Кроме того, рыбки с повышенной экспрессией Per2, ассоциированной с постоянным освещением, были лучше защищены от инфекции сальмонеллой. Их выживаемость возрастала на 18,9%.
Подробно изучив механизм такой регуляции, авторы статьи пришли к выводу, что за контроль экспрессии hmgb1a отвечает консервативный цис-регуляторный элемент, связывающий факторы BMAL1 и NF-κB. Именно он опосредует взаимодействие с циркадными часами, ритмично связывая комплекс CLOCK:BMAL1 в течение суток. Это связывание становится возможным, когда с комплекса снимается репрессия — за ее регулярное снятие, приуроченное к световой фазе, в нейтрофилах отвечает Per2 и его белковый партнер по взаимодействию Cry1.
Таким образом, авторы работы охарактеризовали «клеточный таймер», реагирующий на свет и контролирующий антибактериальную активность в зависимости от времени суток.
Оценили 0 человек
0 кармы